序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了1篇的季節性原水水質變化除臭應用實踐樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。

0引言

我國部分飲用水地表水源地存在水體富營養化的現象,在季節、水溫等條件適宜時易爆發水華,引起藻類數量明顯增加,進而產生各種具有嗅味的代謝產物。在各種嗅味中,土霉味較為常見,主要由土臭素(GSM)和二甲基異莰醇(2-MIB)等藻類和放線菌的代謝產物引起,且嗅閾濃度低[1]。我國《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2022)中明確規定兩者的限值均為10ng/L。研究表明,混凝、沉淀和過濾等傳統凈水工藝對GSM、2-MIB的去除能力有限[2]。較為常見的方法是在傳統工藝前端增設高錳酸鉀預氧化、預氯化或粉末活性炭吸附單元,或在傳統工藝后增設臭氧氧化和活性炭吸附單元,通過氧化和吸附作用,增加工藝對有機組分的去除性能,從而去除嗅味物質[3]。目前我國大部分水廠都采用傳統處理工藝,深度處理工藝總體占比偏低[4],而且在實際水廠運行中,嗅味物質的去除往往受多種因素的影響,因此需要進一步加強實際水廠常規工藝條件下的嗅味去除應用研究。2019年和2020年的夏秋季,山東省濰坊市昌樂縣城南水廠原水土霉味明顯,嚴重影響水廠的制水效果。為保證供水水質安全,對原水水質開展了檢測分析,針對原水藻類濃度高、土霉味明顯的水質特點,分別開展了高錳酸鉀、粉末活性炭與高錳酸鉀聯合投加、高錳酸鉀與次氯酸鈉聯合投加的系列試驗,對投加方式與投加量進行了優化,取得了較好的生產實踐效果,可為其它類似情況的水廠提供運行技術參數和依據。

1試驗材料與方法

1.1水廠概況

城南水廠位于濰坊市昌樂縣城南約10km,設計規模為9.6萬m3/d,采用混凝、沉淀、過濾、消毒常規工藝處理流程,重力流輸水為城區供水。2020年平均日供水量為6.5萬m3/d。水廠原水取自昌樂縣最南端的高崖水庫,經36kmDN1400鋼筋預應力混凝土原水輸水管線自流進入水廠。水廠工藝流程如圖1所示。2019年和2020年6月至10月的原水水質情況見表1。在夏秋季,原水水質呈現相似特點,藻類最高濃度分別達到14448萬個/L和11622萬個/L,均有明顯土霉味。

1.2試驗方法

由于原水水質變化往往較為突然,特別是藻類爆發和出現異味的初期,水廠需結合水質變化和實際生產條件快速做出應急處理,因此在小試之前先開展了粉末活性炭、高錳酸鉀、次氯酸鈉的應急投加生產性試驗。結合應急生產性試驗的結果,開展小試,再對小試結果進行生產性應用驗證。1.2.1生產性試驗方法距高崖水庫取水口下游1km處是孟津河備用水源,其取水管道與水廠的原水輸水管線相連接,由于受限于場地條件及管理權限,該地點僅具備投加高錳酸鉀的條件,不具備投加活性炭及預氯化的條件,因此選定該地點為高錳酸鉀投加點。粉末活性炭投加點選在水庫取水口處。次氯酸鈉投加點分別在折板反應池前和V型濾池后?；炷齽榫酆下然X鐵(Al2O3含量10%,Fe含量0.5%),在跌水網格混合池投加,濃度均為40mg/L。1.2.2小試方法用六聯攪拌機燒杯試驗模擬水廠混凝沉淀工藝,研究各種投加方式和投加量對藻類和嗅味去除的影響。試驗用混凝劑為聚合氯化鋁鐵,與水廠實際所用品牌型號一致。在混凝劑投加量均為40mg/L的條件下,分別開展:①投加高錳酸鉀;②粉末活性炭(300目)與高錳酸鉀聯合投加;③高錳酸鉀與次氯酸鈉(有效氯含量(以Cl計)13%)聯合投加的小試。三種投加方式的燒杯試驗攪拌程序見表2。1.2.3檢測方法常規水質測定依據《生活飲用水標準檢驗方法》(GB/T5750.6-2006)和《水和廢水監測分析方法》(第四版)中的方法。GSM和2-MIB采用《生活飲用水臭味物質土臭素和2-甲基異莰醇檢驗方法》(GB/T32470-2016)中固相微萃取-頂空-氣相色譜質譜聯用方法進行檢測。采用六級嗅味強度法對水樣進行嗅味測定。先由一人對系列水樣的嗅味強度大小進行比較,再由另一人進行比較得出另一組嗅味強度,兩人判定結果一致則有效,若有爭議重復比較得出一致結論。

2結果與討論

2.1應急生產性試驗

2019年6月中旬至7月下旬,水廠根據原水水質變化采取應急措施,在取水口下游1km處投加0.5mg/L高錳酸鉀,在跌水網格混合池投加40mg/L聚合氯化鋁鐵,在折板反應池前和V型濾池后分別投加次氯酸鈉15mg/L和18mg/L。2019年7月單次取樣結果表明,原水、沉淀池出水、出廠水GSM含量分別為486、88、35ng/L,去除率92.8%;原水、沉淀池出水、出廠水2-MIB含量分別為40.5、14.2、11.3ng/L,去除率72.1%。出廠水嗅味等級從原水的5級降為1級,有輕微土霉味。可見該處理方法對嗅味物質有較好的去除效果,但尚不能完全保障出廠水嗅和味達標,需要進一步探索和優化投加方式。2020年6月中旬,在原水開始出現藻類增長及異味的情況下,嘗試在與2019年同期相同的工藝條件基礎上,將前加氯量從15mg/L提高到26.5mg/L,以強化殺藻及預氧化助凝效果。但出廠水水質并未發生明顯提升,而且余氯濃度達到0.75mg/L左右,三氯甲烷濃度最高達到0.058mg/L,存在超標風險,城區管網水中嗅味明顯,可見單純依靠加強前加氯的方式不可行。因此,水廠將前加氯量調整回15mg/L,在水庫取水口處臨時增設粉末活性炭投加裝置,先對原水嗅味物質進行吸附,然后再依次投加高錳酸鉀、次氯酸鈉藥劑進行預氧化。當粉末活性炭投加量為5mg/L,高錳酸鉀投加量為0.35mg/L時,處理后的出廠水2-MIB含量仍達14.2ng/L,GSM達177ng/L,仍有明顯土霉味。原因可能是原水的藻類大量占據了先投加的粉末活性炭的吸附容量,從而影響了活性炭吸附效果和整體處理效果。有研究表明,先投加高錳酸鉀后投加粉末活性炭,且粉末活性炭投加量在20mg/L以上時對嗅味物質去除效果較好[5-6]。但因水庫取水口及下游附近的場地及條件受限,不具備先投加高錳酸鉀后投加粉末活性炭的條件,而且由于粉末活性炭價格較高,如果繼續增加投加量,將會造成較高的水處理成本,水廠難以負擔。為更好應對原水季節性水質問題,需要進一步開展小試,綜合考慮處理效果和運行成本,確定氧化劑、吸附劑等藥劑投加方式和投加量,從而指導生產實踐。

2.2小試

2.2.1單獨投加高錳酸鉀由圖2可見,在混凝劑投加量為40mg/L的條件下,隨著高錳酸鉀投加量的增加,出水的嗅味逐漸減小,藻類去除率逐漸增加。陳忠林等[7]的研究表明,高錳酸鉀對嗅和味及藻類有很好的去除效果,主要通過其還原產物新生態水合二氧化錳的氧化、吸附和催化作用促進有機物去除。試驗結果表明,當高錳酸鉀投加量為1.0mg/L時,藻類去除率為68.4%,嗅和味等級由5級降為1級,但繼續加大投加量,藻類去除率變化不明顯,嗅和味等級也未繼續降低。對上清液的色度進行測定,高錳酸鉀投加量1.0mg/L時色度為10度,2.0mg/L時色度達到202.2.2粉末活性炭與高錳酸鉀聯合投加由于水廠僅具備先投加粉末活性炭、再投加高錳酸鉀的條件,因此模擬實際工藝,先投加粉末活性炭,再投加1.0mg/L高錳酸鉀進行試驗,由圖3可知,在混凝劑投加量為40mg/L的條件下,隨著粉末活性炭投加量的增大,藻類去除率雖有提高,但總體效果一般,投加量為10mg/L時藻類去除率75.9%,嗅味等級為1級,與單獨投加高錳酸鉀的小試效果相比,并沒有顯著區別。其他研究人員指出,高錳酸鉀與活性炭聯用具有協同作用和互補性,但也會形成相互制約關系,在使用時要注意投加位置和用量,因為粉末活性炭表面能夠吸附高錳酸鉀,降低其氧化能力,影響除藻除嗅效果[8-10]。小試結果與前期投加粉末活性炭的生產性試驗效果基本一致,證實了該方式不適合城南水廠。2.2.3高錳酸鉀與次氯酸鈉聯合投加在依次投加1.0mg/L高錳酸鉀、40mg/L混凝劑的條件下,逐步增加次氯酸鈉投加量。由圖4可見,次氯酸鈉投加量為10~15mg/L時,出水無異嗅異味,藻類去除率達92%。相關研究表明,利用次氯酸鈉進行預氧化去除小分子有機物及嗅味物質有較好效果[3,11]。隨著次氯酸鈉投加量進一步加大至20mg/L以上,出水的氯嗅味明顯,嗅味等級升高。因此次氯酸鈉投加量不宜大于20mg/L。小試結果與前期生產性試驗中提高加氯量導致出水嗅味明顯的結果基本一致。2.2.4結論從以上3種投加方式的燒杯試驗結果可以看出,在混凝劑投加量一定條件下,高錳酸鉀與次氯酸鈉聯合投加去除藻類和嗅味效果最好,其次為單獨投加高錳酸鉀的效果,而先投加粉末活性炭、后投加高錳酸鉀的效果較差。從去除效果和成本角度綜合考慮,高錳酸鉀與次氯酸鈉聯合投加方式具有較好的性價比。

2.3生產應用驗證

2.3.1運行效果分析水廠結合小試及前期應急生產性試驗結果,進一步優化生產運行參數,確定在距取水口下游1km處投加1.0mg/L高錳酸鉀,在跌水網格混合池投加40mg/L聚合氯化鋁鐵,在折板反應池前和V型濾池后分別投加次氯酸鈉6mg/L和9mg/L,并于2020年8月中旬至10月中旬的藻類爆發期開展生產應用驗證。運行情況見表3。在上述優化后的運行參數下,出廠水嗅味等級均為0級,2-MIB和GSM均低于5ng/L,符合10ng/L的限值要求。出廠水消毒副產物濃度也得到較好控制,三氯甲烷濃度為0.01mg/L左右,余氯為0.40~0.60mg/L,高錳酸鹽指數、濁度等各項指標均符合《生活飲用水衛生標準》(GB5749-2006)的要求。藥劑投加運行成本為0.0604元/m3水。2.3.2運行實踐模型根據水廠實際生產運行效果和經驗,在原水水溫15.0~25.5℃、濁度12.8~27.0NTU范圍內,總結出以下原水藻類與高錳酸鉀、次氯酸鈉投加量、聚合氯化鋁鐵投加量和出水嗅味等級的水處理模型表(見表4),可為其他水廠提供類似參考。

3結論

(1)針對昌樂城南水廠實際原水水質條件的小試,為有效去除原水嗅味并綜合考慮處理效果和成本,高錳酸鉀與次氯酸鈉聯合投加方式優于單獨高錳酸鉀以及粉末活性炭與高錳酸鉀聯合投加方式。(2)結合小試及生產性試驗,確定了在取水口下游1km的原水輸水管線處投加高錳酸鉀,水廠混合池投加聚合氯化鋁鐵,反應池前與濾池后分別投加次氯酸鈉的投加方式和合理的用量,在藻類和嗅味高發期保證了出廠水各項檢測指標均合格。(3)由于原水水質的季節性變化愈發明顯,可考慮在常規處理工藝后增設臭氧生物活性炭深度處理工藝,強化水中異嗅異味的去除效果,進一步保障水質安全。

作者:杜崇嶺 秦新玲 王令剛  李金霞 李鑫瑋 單位:山東昌樂實康水業有限公司 北控水務(中國)投資有限公司